问:我购买了一个双通道adc,并配置成数字下变频器。但现在有人说其实我有四个转换器!!!难道是我买数据转换器时没留神参加了“买一赠一”活动?
答:自从第一枚单片式硅基模数转换器(adc)诞生以来,adc技术一直紧跟硅加工技术快速发展的步伐。
这些年来,硅加工技术已发展到非常高的程度,现在已经能采用经济的方式设计具有很多强大数字处理功能的adc。早先的adc设计使用的数字电路非常少,主要用于纠错和数字驱动器。新一代gsps(每秒千兆样本)转换器(也称为rf采样adc)利用成熟的65 nm cmos技术实现,可以集成许多数字处理功能来增强adc的性能。当采样速率(在gsps范围内)较高时,庞大的数据负载(每秒比特数)也随之而来。就以ad9680为例,这是一款14位、1.25 gsp s/1gsps/820 msps/500 msps jesd204b双通道模数转换器。在达到最高采样速率1.25 gsps时,adc数据流为:
14 bits × 2 converter channels × 1.25 gbps = 35 gbps
这样的数据量将需要使用大量的lvds路由通道来提取数字数据。为便于实现如此庞大的吞吐量,jesd204b标准应运而生。jesd204b是一种高速数据传输协议,采用8位/10位编码和加扰技术,旨在确保足够的信号完整性。针对jesd204b标准,总吞吐量变为
通过使用jesd204b标准,以每通道12.5 gpbs对四个高速串行通道上的数据吞吐量进行划分。将其与lvds接口(其中线路速率电容约为1 gbps/通道)比较,芯片可能需要超过28对!快速查阅ad9680数据手册可以发现,就连设置链路都要面对一大堆字母组合。早先的lvds adc比较易于实现,而新一代jesd204b adc则稍微复杂一些。如果考虑到内部数字下变频器(ddc)的设置,则会更加复杂。尽管如此,adc设置主要取决于三个字母:
l = 每条jesd204b链路的通道数m = 每条jesd204b链路的转换器数f = 每条jesd204b链路中每帧数据的8位字节数
就以ad9250为例,这是一款14位、250 msps jesd204b双通道模数转换器。图1显示了ad9250采用默认设置的框图。
图1. 设置ad9250。
在此设置中,由于ad9250中没有其他数字处理任务,所以jesd204b链路(jesd204b发射器)一目了然。对于jesd204b链路来说,通道a为转换器“0”( m0 ),而通道b为转换器“1”(m1),这就意味着“m”的值为2。此设置的总线路速率为
将其与采样速率为1 gsps的ad9680进行比较—在后面这种情况下,有两个数字下变频器(ddc)用于复数(i/q)设置。图2显示ad9680使用数字下变频器(ddc)对1 gsps采样数据进行4倍抽取。因此,输出采样速率(fout)为250 msps。
图2. 设置ad9860-1000,两个ddc设为4倍抽取。
从图2中可以明显看出,ad9680可以通过内部数字下变频器(ddc)有效降低采样速率。由于每个ddc输出一个16位数据流,此时实际的(物理的)转换器位流已与jesd204b字母汤中的“m”参数互不相干。依照标准,m为每条链路的转换器数。
在修改后的情形中,“m”变成一个“虚拟”转换器的参数。虽然从物理上看ad9680只有两个adc通道(a与b),但是当ddc启用复数输出模式后,就会有四个不同的(16位)数据流通向jesd204b接口。对于jesd204b接口来说,这就相当于此时有四个转换器在发送位流。所以,“m = 4”或转换器乘法发挥了作用。在这种情况下,输出线路速率变为:
这里可以明显看出ad9680 jesd204b接口的灵活性,因为其提供了两个可用选项,具体取决于接收逻辑(asic或fpga)对线路速率的可接受性。表1列出了图2所示ad9680设置中jesd204b接口的可用选项。
表1. ad9680 adc的jesd204b输出接口配置选项
对于双通道adc(如集成四个ddc的ad9680),表2显示了用于各种配置的虚拟转换器映射。
表2. ad9680 adc的jesd204b输出接口配置选项
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